中國2021年發(fā)射的火星探測器(中國最新火星研究成果2021)

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展1：天問一號火星探測器?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

中新社北京2月28日電(記者孫自發(fā))中國科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心)28日在京發(fā)布2021年中國十大科技進(jìn)展包括火星探測、中國空間站等10個(gè)項(xiàng)目。它是從專業(yè)期刊推薦的310項(xiàng)科學(xué)進(jìn)展中選出的。

最新評選公布的2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展是：

——號火星探測任務(wù)天問一號探測器成功登陸火星。2021年5月，天問一號探測器成功著陸在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)。中國首次火星探測任務(wù)成功登陸火星。該任務(wù)采用“氣動(dòng)減速-降落傘減速-動(dòng)力減速-著陸緩沖”四級串聯(lián)減速技術(shù)路線，建立設(shè)計(jì)迭代改進(jìn)流程和多學(xué)科綜合優(yōu)化方法，提高系統(tǒng)對故障工況和故障的響應(yīng)能力。極端偏差下的進(jìn)入條件。安全著陸能力。天問一號探測器登陸火星，是中國首次登陸地外行星。這是中國星際探索之旅的重要一步。它實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際系的跨越，首次在火星上留下了中國的印記。使中國成為第二個(gè)成功登陸火星的國家，是中國航天事業(yè)發(fā)展的又一里程碑。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展2：中國空間站模擬效果圖?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——中國空間站天河核心艙成功發(fā)射，神舟十二號、十三號載人飛船成功發(fā)射并與天河核心艙對接。2021年4月29日，中國空間站天河核心艙從海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。任務(wù)取得了成功。天河核心艙的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國空間站建設(shè)進(jìn)入全面實(shí)施階段，為后續(xù)任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。6月17日，神舟十二號載人飛船成功發(fā)射并與天河核心艙對接，成功將聶海勝、劉伯明、唐洪波三名航天員送入太空。這是天河號核心艙首次送入軌道。隨后，進(jìn)行了首次與載人飛船的交會對接。中國載人航天使太空旅行常態(tài)化，中國正式進(jìn)入空間站時(shí)代。10月16日，神舟十三號載人飛船成功發(fā)射，并采用自主快速交會對接模式與天河核心艙徑向端口成功對接，成功將翟志剛、王亞平、葉光復(fù)三名航天員送入太空。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展3：人工淀粉合成途徑?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——從二氧化碳人工合成淀粉。淀粉是食品最重要的組成部分，也是重要的工業(yè)原料。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延河等人報(bào)道了由11個(gè)核心反應(yīng)組成的人工淀粉合成途徑（ASAP）。該途徑將化學(xué)催化和生物催化反應(yīng)耦合起來，在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了二氧化碳和氫氣合成二氧化碳和氫氣。淀粉分子的人工全合成。通過從零開始設(shè)計(jì)一條從二氧化碳到淀粉合成的非自然途徑，利用模塊化反應(yīng)適應(yīng)和蛋白質(zhì)工程方法，解決了計(jì)算機(jī)途徑熱力學(xué)匹配、代謝流平衡和副產(chǎn)物抑制等問題，克服了人工途徑組裝和級聯(lián)反應(yīng)演化。等等問題。在氫氣驅(qū)動(dòng)下，ASAP以每毫克催化劑每分鐘22納摩爾碳單位的速率將二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉分子，比玉米淀粉的合成速率高8.5倍。ASAP淀粉合成理論能量轉(zhuǎn)化效率為7%，比玉米等農(nóng)作物高3.5倍。次，并可實(shí)現(xiàn)直鏈淀粉和支鏈淀粉的可控合成。這一成果不依賴植物光合作用，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工全合成。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展4：嫦娥五號月壤樣品（玄武巖巖屑）顯微圖像?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——顆嫦娥五號月球樣本揭示了月球演化的秘密。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李先華、楊偉、胡森、林陽亭和中國科學(xué)院國家天文臺李春來利用超高空間分辨率測年和同位素分析技術(shù)過去十年建立的用于確定嫦娥五號日期的月球玄武巖樣本被用于精確的地質(zhì)年代學(xué)、巖石地球化學(xué)和巖漿含水量研究。結(jié)果表明，嫦娥五號玄武巖形成于2.0300.4億年前，證實(shí)月球上的火山活動(dòng)可能持續(xù)到20億年前，比之前月球限制的火山活動(dòng)長了約8億年。樣品。這一結(jié)果為撞擊坑的年代測定提供了關(guān)鍵的錨點(diǎn)，并將大大提高內(nèi)太陽系恒星表面撞擊坑年代測定的準(zhǔn)確性。研究還揭示，嫦娥五號玄武巖月幔源區(qū)并不富含放射性發(fā)熱元素和水，排除了兩種月幔熔化機(jī)制：放射性元素提供熱源，或豐富的水降低熔點(diǎn)，這將有助于未來的月球探測和研究。提出新方向。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展第5位：新型冠狀病毒“反式回溯”的復(fù)制與修正機(jī)制?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——揭示了SARS-CoV-2逃避抗病毒藥物的機(jī)制。新冠病毒突變株的不斷出現(xiàn)，對現(xiàn)有疫苗、中和抗體等抗病毒方法提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。迫切需要開發(fā)能夠有效應(yīng)對各種突變菌株的廣譜藥物。在生命周期中，一系列病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制酶被組裝成“轉(zhuǎn)錄和復(fù)制復(fù)合體”超分子機(jī)器，負(fù)責(zé)病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的整個(gè)過程，并且在各種突變株中高度保守。它是開發(fā)廣譜抗病毒藥物的重要工具。核心目標(biāo)。清華大學(xué)樓志勇、饒子和和上?？萍即髮W(xué)高燕發(fā)現(xiàn)并重建了病毒的“加帽中間態(tài)復(fù)合物”、“mRNA加帽復(fù)合物”和“錯(cuò)配校正復(fù)合物”，并闡明了其工作機(jī)制。揭示新冠病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制機(jī)制的完整組成；發(fā)現(xiàn)病毒聚合酶的核苷轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域是催化mRNA“加帽”成熟的關(guān)鍵酶，闡明了帽結(jié)構(gòu)的合成過程，為開發(fā)新型、安全的廣譜抗生素奠定了基礎(chǔ)。病毒藥物提供新靶點(diǎn)；發(fā)現(xiàn)病毒利用“反式回溯”來“消除”不匹配的堿基和抗病毒藥物，闡明了瑞德西韋等藥物效果不佳的分子機(jī)制，為優(yōu)化聚合酶靶向抗病毒藥物提供了關(guān)鍵的科學(xué)證據(jù)。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展第6期：“中國天眼”（FAST）捕獲快速射電暴樣本示意圖?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——“中國天眼”（FAST）捕獲了世界上最大的快速射電暴樣本?？焖偕潆姳‵RB）是宇宙中無線電波段最亮的爆發(fā)。FRB是人類已知的第一個(gè)重復(fù)快速射電暴。中國科學(xué)院國家天文臺李戈等人利用“中國天眼”（FAST）成功捕捉到FRB的極端活動(dòng)期。最強(qiáng)烈的時(shí)段達(dá)到每小時(shí)122次爆發(fā)，累計(jì)采集1652個(gè)高信噪比的爆發(fā)信號，構(gòu)成了目前最大的FRB爆發(fā)事件集合。FAST樣本排除了FRB爆發(fā)在一毫秒到一小時(shí)之間的周期性或準(zhǔn)周期性，嚴(yán)格限制了重復(fù)的快速射電爆發(fā)源自單個(gè)致密天體的可能性。該研究首次展示了快速射電暴的完整能譜，深入揭示了快速射電暴的基本物理機(jī)制。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展7：纖維聚合物鋰離子電池集成組裝示意圖。科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——實(shí)現(xiàn)高性能纖維鋰離子電池的規(guī)?；苽洹Ｈ绾瓮ㄟ^設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)（如打造纖維鋰離子電池）來滿足電子產(chǎn)品高度集成、靈活的開發(fā)要求，是鋰離子電池領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。復(fù)旦大學(xué)彭惠生、陳培寧等人發(fā)現(xiàn)纖維鋰離子電池內(nèi)阻與長度之間存在獨(dú)特的雙曲余切函數(shù)關(guān)系，即內(nèi)阻不會隨著長度的增加而增加，而是先減小后減小穩(wěn)定下來。該理論指導(dǎo)下構(gòu)建的纖維鋰離子電池具有優(yōu)異穩(wěn)定的電化學(xué)性能，能量密度較以往提高近2個(gè)數(shù)量級，彎曲10萬次后容量保持率超過80%；建成全球首條纖維鋰離子電池生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化連續(xù)制備；通過編織集成得到的纖維鋰離子電池系統(tǒng)，其電化學(xué)性能與商用鋰離子電池相當(dāng)，同時(shí)穩(wěn)定性和安全性更佳。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展第8名：祖沖之?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——可編程二維62位超導(dǎo)處理器“祖沖之號”的量子行走。量子游走是經(jīng)典隨機(jī)游走的量子力學(xué)模擬，是實(shí)現(xiàn)量子模擬、量子搜索算法甚至通用量子計(jì)算的工具。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的朱曉波和潘建偉通過開發(fā)兼容平面工藝的三維導(dǎo)線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了量子位結(jié)構(gòu)從一維到二維的擴(kuò)展，并設(shè)計(jì)并制作了88的二維由62位組成的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。量子比特陣列，搭建了“祖沖之號”量子計(jì)算原型機(jī)，并通過該裝置演示了高保真單粒子和雙粒子連續(xù)時(shí)間量子行走。利用量子處理器的高度可編程性，實(shí)現(xiàn)對量子位激發(fā)粒子行走路徑的精確控制，并在固態(tài)量子芯片上實(shí)現(xiàn)馬赫-曾德干涉儀。該工作是全球首個(gè)60比特以上超導(dǎo)量子計(jì)算領(lǐng)域發(fā)表的成果。驗(yàn)證了含噪聲的中規(guī)模量子比特系統(tǒng)的高精度量子控制能力，為祖沖二號的研制和“量子計(jì)算”的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)?！皟?yōu)越”奠定基礎(chǔ)。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展第9名：馬里亞納海溝萬米深海軟體機(jī)器人駕駛實(shí)驗(yàn)?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——自動(dòng)力軟體機(jī)器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝。深海機(jī)器人和設(shè)備需要高強(qiáng)度金屬耐壓外殼或壓力補(bǔ)償系統(tǒng)來保護(hù)內(nèi)部機(jī)電系統(tǒng)。浙江大學(xué)李鐵峰等人從深海獅子魚“頭骨分散、融合于軟組織”的生理特征中提取仿生靈感，揭示了軟組織功能器件損傷和驅(qū)動(dòng)失效的內(nèi)在機(jī)制。深海極壓條件下的機(jī)器人；他們提出硬設(shè)備分散和融合。控制軟質(zhì)基底內(nèi)應(yīng)力的方法，以及適應(yīng)深海低溫高壓環(huán)境的電驅(qū)動(dòng)人工肌肉融合制造方法；建立萬米深海軟機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建方法和驅(qū)動(dòng)理論。研發(fā)的自動(dòng)力軟體機(jī)器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝，實(shí)現(xiàn)深海下潛和行駛米，實(shí)現(xiàn)南海海平面以下3224米深海航行。該研究顯著降低了深海機(jī)器人的重量和經(jīng)濟(jì)成本，推動(dòng)了軟體機(jī)器人在深海工程中的應(yīng)用。

2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展10：北極游隼遷徙路線成因及長距離遷徙關(guān)鍵基因?？萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）供圖

——揭示了鳥類遷徙路線的成因和長距離遷徙的關(guān)鍵基因。“遷徙生物如何發(fā)現(xiàn)它們的遷徙路線？”一直是社會和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的話題，也是《科學(xué)》（科學(xué)）雜志中最具挑戰(zhàn)性的125個(gè)科學(xué)問題之一。中國科學(xué)院動(dòng)物研究所詹湘江等人歷時(shí)12年，利用衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)和基因組信息，建立了北極游隼遷徙研究體系。他們發(fā)現(xiàn)游隼主要使用五種路線穿越歐亞大陸。西部游隼表現(xiàn)為短距離長距離遷徙，東部游隼則表現(xiàn)為長距離遷徙。末次盛冰期到全新世過渡期間，冰川退縮引起的繁殖和越冬地區(qū)的變化可能是遷徙路線形成的主要?dú)v史原因。研究還發(fā)現(xiàn)，遷徙距離較長的游隼攜帶與長期記憶形成相關(guān)的基因ADCY8的顯性等位基因，表明長期記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎(chǔ)。本研究結(jié)合遙感衛(wèi)星跟蹤、基因組學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等研究方法，通過多學(xué)科綜合分析方法，闡明鳥類遷徙路線變化的原因和遺傳基礎(chǔ)。

中國十大科學(xué)進(jìn)展評選活動(dòng)由科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）牽頭。迄今已成功舉辦17屆。旨在展示我國重大基礎(chǔ)研究的科學(xué)進(jìn)展，激發(fā)廣大科技工作者的科學(xué)熱情和積極性。奉獻(xiàn)精神，開展基礎(chǔ)研究科學(xué)普及，促進(jìn)公眾對基礎(chǔ)研究的理解、關(guān)心和支持，在全社會營造良好的科學(xué)氛圍。

中國十大科學(xué)進(jìn)展評選過程分為推薦、初選和終選三個(gè)環(huán)節(jié)。2021年，《中國基礎(chǔ)科學(xué)》、《科技導(dǎo)報(bào)》、《中國科學(xué)院院刊》、《中國科學(xué)基金》、《科學(xué)通報(bào)》等5個(gè)編輯部共推薦科研進(jìn)展310項(xiàng)。推薦的科學(xué)進(jìn)展時(shí)間均為2020年12月1日至2021年，研究成果在11月30日前正式發(fā)表或完成。2021年12月，2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展初審會組織專家從310項(xiàng)進(jìn)展中評選出30項(xiàng)進(jìn)展。建議最終選擇的科學(xué)進(jìn)展。最終評選邀請了中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、總體專家組成員、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人以及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃相關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等3500余人。計(jì)劃，原973計(jì)劃顧問組和顧問組的專家，以及該項(xiàng)目的首席科學(xué)家。知名專家學(xué)者對30項(xiàng)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)投票，得票最多的前10項(xiàng)入選“2021年中國十大科學(xué)進(jìn)展”。（超過）